Vznik křídel hmyzu objasněn novou studií, jejich původ sahá ke korýšům

Křídla hmyzu, jak studie potvrzuje, se skutečně vyvinula z výrůstků nebo „laloků“, nacházejících se na nohách korýšů — předků hmyzu. Poté, co tito mořští korýši před zhruba 300 miliony let přešli na pevninu, segmenty nohou nejblíže jeho tělu se začaly během embryonálního vývoje začleňovat do stěny těla — snad kvůli lepšímu rozložení jeho váhy. Laloky nohou se poté přesunuly vzhůru na hruď hmyzu a později vytvořily křídla.

Proč objasnění trvalo téměř století?

Až roku 2010 se uznalo, díky genetickým podobnostem, že hmyz je nejpříbuznější právě korýšům. V dobách minulých všichni hmyz zařazovali, na základě morfologie, do skupiny Myriapoda (stonožkovci) k mnohonožkám a stonožkám. Když se ale podíváte na myriapody, kde se u nich mohla zakládat křídla, nic nenajdete. Tím se křídla hmyzu začala považovat za evolučně nové struktury, které se objevily až u hmyzu a neměly odpovídající strukturu základu křídel u žádného předka — jenže vědci hledali předka hmyzu na špatném místě.

[Pozn. autora: Hmyz sensu lato, tedy Hexapoda (šestinozí), u kterých ve skupině Pterygota (křídlatí) najdeme vyvinutá křídla, jsou skutečně fylogeneticky příbuzní korýšům, dokonce je hmyz s.l. nyní chápán jako vnitřní skupina korýšů a spolu s vlastními korýši (Crustacea) tvoří Hexapoda monofyletickou skupinu Pancrustacea.]

Heather Bruceová porovnávala genetické instrukce segmentovaných nohou korýšů, zástupce různonožců Parhyale a segmentované nohy hmyzu, včetně octomilky (Drosophila) a brouka potemníka (Tribolium). Pomocí úpravy genů CRISPR-Cas9 systematicky deaktivovala pět sdílených genů pro modelování nohou u Parhyale a u hmyzu a zjistila, že tyto geny odpovídají šesti segmentům nohou, nejvzdálenějších od stěny těla. Parhyale má však vedle své stěny těla ještě další, sedmý, segment nohy.

Kam se segment poděl u hmyzu?

V literatuře Bruceová našla opravdu starou hypotézu, která byla vyslovena už v roce 1893. Že hmyz začlenil svou proximální (nejblíže tělu) oblast nohou do stěny těla. Aby ale vědkyně zjistila i tu část příběhu s křídly, hledala v literatuře dál a narazila na teorii z 80. let. Že nejenže hmyz začlenil svou proximální oblast nohy do stěny těla, ale malé laloky na nohou se později posunuly nahoru na hruď a vytvořily křídla. Její genomová a embryonální data nakonec podporují i tyto staré teorie.

Zdroj: phys.org, Autor titulní fotografie: Michal Barták
Zmiňovaná studie: https://www.nature.com/articles/s41559-020-01349-0